NO144348B - Vaeske-utporsjoneringsapparat. - Google Patents

Description

Impregneringskomposisjon til påføring av et hovedsakelig permanent vannmerke.

Denne oppfinnelse angår en impregneringskomposisjon ved hvis hjelp et papirprodukt kan forsynes med et hovedsakelig

permanent vannmerke.

Komposisjonen ifølge oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet nedenfor. Et for-enklet strømningsskjema vedrørende frem-gangsmåten ved anvendelsen av komposisjonen er som følger:

Særlig i kommersielle foretagenders

kontordrift er det ofte ønskelig å ha vannmerke på forskjellige typer av forretnings-og yrkespapirer. Ofte vannmerkes vare-merker for identitets- og beskyttelses-formål, og sådan vannmerking tjener som et

ytterligere middel til særpreg i forbindelse

med et spesielt forretningsforetagende.

Den nåværende praksis ved vannmerking er vanligvis å utføre denne i papir-

fremstillingsprosessen ved hjelp av pregede valser som vanligvis er plasert på et sted foran der hvor den våte papirbane går inn i tørkepartiet. Fibrene i papirbanen forsky-ves i horisontal retning, og papiret blir således gjort tynnere og derfor mere gjennomsiktig der hvor vannmerket er. De pregede valser danner således merket i det fuktige eller våte papir som etter tørring derved får et permanent merke. Når papir-

fremstillingen og vannmerkingen er ferdig, skjæres det endelige papir til ark av forskjellige størrelser, som f. eks. vanlig skrivepapir og lignende.

En annen kjent metode til vannmerking går ut på at der anordnes et bånd rundt en valse hvilket bærer vannmerkets mønster i relief. Dette bringes i kontakt med den våte papirbane ved våtpressene bortenfor fourdrinier — eller den våte ende. På dette punkt er papiret fremdeles plastisk og lar seg lett sammenpresse. Den resulterende sammenpressing av fibre ned-setter mengden av innesluttet luft og lys-brytningen og øker gjennomsiktigheten der hvor vannmerket er.

Vannmerket papir fremstilt som beskrevet ovenfor har flere ulemper. For det første er de kommersielle papirmaskiner meget store og fremstiller papir med stor kapasitet. Av økonomiske grunner må således en kunde som ønsker skrivepapir med et privat vannmerke, f. eks. et varemerke, kjøpe en stor mengde av hver papirtype han trenger. Dette begrenser selvsagt an-skaffelse av sådant privat vannmerket papir til bare noen få, relativt store industrielle forbrukere eller regjeringsdepartemen-ter, idet det er åpenbart at mindre fore-tagender av økonomiske grunner ikke kan kjøpe og lagre en forsyning for flere år fremover. For det andre er prisen på så-danne pregede valser som nevnt eller valser forsynt med bånd selvsagt meget høy og ville stille seg hindrende for mindre industrielle brukere. For det tredje invol-verer omkostningene ved anskaffelsen av de pregede valser, henholdsvis valser med bånd, både arbeidskraft og produksjons-tap på papirmaskinen, hvilket må taes i betraktning i nettoomkostningene for kjø-peren. Blandt andre ulemper vil kjøperen videre finne at hans private vannmerke ikke er jevnt plasert i det endelige tilskårne skrivepapir med mindre han godtar den ytterligere arbeidsomkostning og det papir-tap som følger med en stadig innstilling av det valsede papir i forhold til kniven. Mens private vannmerker kan fremstilles ved kjente metoder, er det således klart at en ordre på således merkede papirprodukter må være stor for å være økonomisk beretti-get, og bestillinger på små kvanta er for-holdsvis så kostbare at de skj elden er beret-tiget.

Foreliggende oppfinnelse tar sikte på å eliminere de ovenfor nevnte ulemper, idet man impregnerer umerket papir (dvs. papir uten vannmerke) med et vannmerke ved anvendelse av en ny kjemisk komposisjon, hvorved der etter tørring oppstår gjennomsiktige områder i papirarket med den ønskede konfigurasjon for vannmerket. Det resulterende vannmerke har for alle prak-tiske formål de samme generelle egenskaper i bruk som man finner hos vannmerker fremstilt i henhold til tidligere kjente pro-sesser, som er beskrevet ovenfor.

En kjemisk komposisjon egnet til fremstilling av et vannmerke som nevnt ovenfor, må ha evnen til å merke papiret på en slik måte at det blir mere gjennomskinnelig eller hovedsakelig gjennomsiktig i det impregnerte område. Videre må den kjemiske komposisjon ikke endre papirets overflate på ufordelaktig måte. Eksempelvis må den ikke gjøre overflaten glinsende i det impregnerte område og må ikke endre papirets egenskaper med hensyn til rader-barhet. Dertil må den kjemiske komposisjon tåle aldring uten misfarvning og må ikke bli uklar ved at kjemikaliene vandrer, eller på annen måte. Dessuten må det vannmerkede område, foruten å være bil-lig, være mottagelig for de forskjellige ma-terialer som overføres ved maskinskriv-ning, trykning, samt skrivning med blyant og blekk, uten uønskede virkninger såsom at skriften stedvis ikke vises. Visse kjemiske komposisjoner ifølge oppfinnelsen har med godt resultat vært anvendt ved fremstilling av vannmerke som møter de ovenfor nevnte krav, hvilket vil fremgå av det følgende.

Fra et grunnleggende synspunkt har et vannmerke en gjennomskinnelighet med en høyere grad av gjennomsiktighet i de merkede områder enn det man finner hos papiret i de umerkede områder. Den mest alminnelige type av vannmerker viser seg mere gjennomsiktig enn det angivende umerkede papir.

Etter betydelig eksperimentelt arbeide ble fire organiske forbindelser oppdaget som når de ble anvendt til påføring på eller impregnering av papir resulterte i et vannmerke som var mere gjennomskinnelig enn det omgivende papir. Disse fire organiske forbindelser er:

1. Natrium-dioctyl-sulfosuccinat

2. Sucroseacetat-isobutyrat

3. Natrium-dihexyl-sulfosuccinat

4. Natrium-diamyl-sulfosuccinat Skj ønt natriumdioctyl-sulf osuccinat, natrium-dihexyl-sulfosuccinat og natrium-diamyl-sulfosuccinat ble funnet å være meget tilfredsstillende for oppfinnelsens formål, viser det seg at tilsvarende salter av andre alkalimetaller er like anvendelige for det samme formål. I tilfelle av sucroseacetat-isobutyrat kan isobutyrat-radikale-ne godt være substituert med normale bu-tyrat-radikaler, idet den kjemiske og fy-sikalske analogi mellom disse to radikaler er hovedsakelig den samme. Sucroseacetat-isobutyrat kan fremstilles ved den i U.S. patent nr. 2 931 802 beskrevne fremgangs-måte. Videre viser det seg at ingen av disse organiske forbindelser omsetter seg kjemisk med bestanddelene i papiret. Det sy-nes mere å være et spørsmål om å oppnå tilfredsstillende fortrengning av innesluttet luft med disse organiske forbindelser når det gjelder å oppnå et tilfredsstillende merke i papiret.

For å få den nødvendige grad av impregnering eller overtrekning med de ovenfor nevnte organiske forbindelser må man ta i betraktning visse fundamentale egenskaper hos papirarket. Eksempelvis er tyk-kelsen, sammensetningen og vekten (tettheten) av papirarket variable som må taes hensyn til. Overraskende ble det midlertid funnet at slike variable kunne bringes under kontroll ved innstilling av konsentra-sjonen av de ovenfor beskrevne forbindelser i valgte organiske oppløsningsmidler. Valget av oppløsningsmiddel som bærer er viktig, for hvis oppløsningsmidlet fordam-per ved altfor stor hastighet, vil inntreng-ningen i papiret bli utilstrekkelig for opp-nåelse av en tilfredsstillende impregnering med de anvendte organiske stoffer. Hvis på den annen side oppløsningsmidlet for-damper altfor langsomt, vil de oppløste organiske stoffer være tilbøyelige til å vandre i papiret resulterende i et uklart vannmerke. I denne henseende ble det funnet at inerte organiske oppløsningsmid-ler som koker innen området 100—250°C ved atmosfæretrykk, har passende damp-trykk ved romtemperatur for formålet. Uttrykket «inert» i det foreliggende skal bety at oppløsningsmidlet ikke inngår i noen kjemisk reaksjon under de betingel-ser som kommer til anvendelse i henhold til oppfinnelsen.

Mere generelt er den komposisjon som brukes til fremstillingen av vannmerker i papir i henhold til oppfinnelsen, en fly-tende oppløsning bestående av 30—70 vektspst. av minst ett organisk salt valgt fra gruppen bestående av sucrosealkylater og alkalimetallsalter av alkylsulfosuccina-ter, og resten (70—30 vektspst.) er et organisk oppløsningsmiddel for nevnte stoffer og som har kokepunkt innenfor området 100—250°C. Konsentrasjoner av forbindelser i oppløsningsmidler over 70 vektspst. ble funnet å frembringe utydelige vannmerker grunnet utilstrekkelig gjennom-trengning i papiret, mens konsentrasjoner under 30 vektspst. resulterte i vannmerker som ikke var tilstrekkelig synlige i reflek-tert eller gjennomgående lys.

Noen av de oppløsningsmidler som med godt resultat anvendes i komposisjonene ifølge oppfinnelsen, innbefatter diethylen-glycol-monoethylether (Carbitol), ethylenglycol-monomethylether, ethylenglycol-di-ethylether, benzylalkohol, 2-(2-methoxy-ethoxy) -ethanol, ethylenglycol-monofenyl-ether og ethylenglycol-monoethylether.

For å bedømme de forskjellige komposisjoner ifølge oppfinnelsen fremstilte man vannmerker av god kvalitet i laboratoriet ved impregnering for hånd. Denne impregnering ble utført på følgende måte: En liten, målt mengde av komposisjonen ble plasert på overflaten av en glassplate ca. 30 x 30 x 2,5 cm. Komposisjonen ble utstrø-ket over glassplaten i et jevnt lag ved hjelp av en gravert rull med ca. 30 impregnerin-ger pr. cm og forsynt med et håndtak. Et håndstempel av gummilignende materiale med et typisk vannmerkemønster inngra-vert ble først presset mot denne våte film av komposisjonen på glassplaten og deretter presset mot papirarket. Det vannmerkede papirark ble tørret og undersøkt.

Som illustrasjon av oppfinnelsen ble meget tilfredsstillende vannmerker erholdt ved sådan impregnering for hånd i laboratoriet som beskrevet, under anvendelse av de nye komposisjoner ifølge oppfinnelsen, i hvert av de følgende eksempler, hvor prosentangivelsene er i vektspst.:

Eksempel 1.

I Eksempel 2.

Eksempel 3.

Eksempel 4.

Eksempel 5.

Eksempel 6. I Eksempel 7. I

Eksempel 8. Eksempel 9. I

Eksempel 10.

Eksempel 11.

Eksempel 12.

Eksempel 13.

Eksempel 14.

Eksempel 15.

Eksempel 16.

Eksempel 17.

Eksempel 18.

Eksempel 19.

Aselerert aldring av vannmerkene i ovenstående eksempler ved 66 °C i 72 timer viste ingen misfarvning.

I eksemplene ovenfor var det anvendte papirprodukt av bond-kvalitet bestående av 25 pst. bomull og 75 pst. kjemisk tremasse. Den tilsynelatende tetthet av det umettede papir var ca. 5,0 og dets tykkelse ca. 0,1 mm. De resulterende vannmerker oppviste en høy grad av gjennomsiktighet.

I papirindustrien kan betegnelsene «opak» og «semi-opak» referere seg til forskjellige grader av opasitet avhengig av den spesielle papirtype det er tale om. For de foreliggende formål kan disse betegnel-ser gies mere bestemte betydninger ved den følgende forklaring.

Når det gjelder skrivepapir betyr innen bransjen uttrykket «opakt» ark av bånd-papir et papir med standardvekt

(500 ark, 17 x 22", vekt mellom 8,85 og 9,30 kg) og som har en TAPPI-opasitet på mere enn 87 pst. Denne prosentangivelse er et uttrykk for den del av monokromatisk lys som ikke passerer gjennom papiret ved fotometriske målinger.

Den mindre vanlig brukte betegnelse «semi-opakt» er vanlig innen bransjen i betydningen bånd-papir med standardvekt og TAPPI-opasitet et sted mellom 87 pst. og 65 pst.

Skrivepapir med TAPPI-opasitet under 65 pst. betegnes ofte «transparent». Det er

vel her tilstrekkelig å si at jo lavere TAPPI-opasiteten er desto oftere vil man innen bransjen bruke uttrykket «transparent», og jo nærmere opasiteten er 65 pst. desto oftere vil man innen bransjen bruke uttrykket «gjennomskinnelig». Gjennomskinnelig papir har vanligvis de mere vanlige båndpa-pir-egenskaper, som f. eks. formningsevne («formation») og lyshet, mens transparente ark som oftest har en mere ensartet gjen-

nomskinnelig fibermasse med betydelig mindre lyshet.

Denne forklaring gjelder hva enten papiret er fremstilt utelukkende av kjemisk tremasse, en blanding av kjemisk tremasse og bomulls- eller linfibre, eller utelukkende av bomulls- og/eller linfibre.

Teknisk betyr uttrykket «gjennomskinnelig» vanligvis at en lysstrålebunt som passerer gjennom materialet, spredes til diffust lys, mens uttrykket «transparent» betyr at lys som passerer gjennom materialet ikke spredes. Et gjennomskinnelig objekt kan således variere fra opakt til virkelig transparent alt etter lysspredningen ved lysgjennomgangen. For foreliggende redegjørelses formål brukes imidlertid uttrykket «transparent» for å betegne at lysspredningen når lyset passerer gjennom papiret ikke er større enn det man finner hos kommersielt tegnepapir (tracing-pa-per). Hvis således et papirark viser en TAPPI-opasitet på mindre enn 65 pst., blir det i det foreliggende betegnet som «transparent», og på den annen side som «gjennomskinnelig» hvis TAPPI-opasiteten er større enn 65 pst.

I de forgående eksempler var de områder som var dekket av vannmerket på papir kommersielt kjent som «opakt» og «semi-opakt», distinkte og gjennomsiktige. Likeledes er det, som beskrevet i eksemplene, åpenbart at hele det gjennomskinnelige umerkede papir kommersielt kjent som «opakt» og «semi-opakt» kan gjøres transparent eller gjennomsiktig, dvs. omdannes fra et gjennomskinnelig papir til et gjennomsiktig papir. Mange prøver ble med godt resultat utført hvor hele ark av gjennomskinnelig papir av den i eksemplene anvendte type ble gjort transparente under anvendelse av de samme komposisjoner som i eksemplene. Gjennomsiktigheten av de erholdte produkter var større enn gjennomsiktigheten av endel kommersielle tegnepapirtyper.

I denne forbindelse skal nevnes at når et papirark skal gjøres transparent, vil spørsmålet om vandring av det kjemiske impregneringsmiddel over et tidsrom være uviktig til forskjell fra hva tilfellet er ved fremstilling av vannmerker. Vandring av . det kjemiske impregneringsmiddel når det gjelder vannmerker, må nødvendigvis ikke finne sted da sådan vandring ville kunne utslette merket i løpet av noen tid.

Papir som er gjort gjennomsiktig har mange kommersielle anvendelser, som f. eks. tegnepapir og lignende. Videre er der en kommersiell etterspørsel for gjennomskinnelig papir med bare en del av arket gjort gjennomsiktig, eksempelvis konvolut-ter med vindu gjennom hvilket adressen skrevet på det innlagte papir kan leses.

For å stadfeste den laboratorieteknikk omfattende impregnering for hånd som ble anvendt i de foregående eksempler, anvendte man de nye komposisjoner ifølge oppfinnelsen til fremstilling av vannmerker på umerket papir ved hjelp av en kommersielt anvendbar prosess. Resultatene som erholdtes i disse forsøk er illustrert i de følgende tilleggseksempler, hvor meng-deangivelsene er på vektsbasis.

Eksempel 20.

Komposisjon A

Papir

Bånd-kvalitet, 25 pst. bomull og 75 pst.

kjemisk tremasse, tykkelse ca. 0,1 mm, tilsynelatende tetthet 5,0.

Papirets hastighet under fremstillingen var ca. 12 meter pr. minutt. Det resulterende vannmerke var klart og distinkt.

Eksempel 21.

I Komposisjon B

I Komposisjon A

Papir

Som i eksempel 20.

Vannmerket ble først påført på den ene side under anvendelse av komposisjon B og deretter, motsvarende, på den annen side under anvendelse av komposisjon A. Påføringshastigheten var på hver side den samme som i eksempel 20. Det resulterende vannmerke var klart og distinkt.

Eksempel 22.

Som i eksempel 21 med unntagelse av at den følgende komposisjon C ble anvendt i stedet for komposisjon B.

Komposisjon C

Det resulterende vannmerke var klart og distinkt.

Eksempel 23.

Som i eksempel 21 med unntagelse av

at det anvendte papir var ytterligere limet.

Det resulterende vannmerke var klart og

distinkt.

Eksempel 24.

Som i eksempel 23 med unntagelse av

at påføringshastigheten ble øket til ca. 30

meter pr. minutt. Det resulterende vann-

merke var distinkt.

Eksempel 25.

Som i eksempel 22 med unntagelse av

at der anvendtes tynt-papir (onionskin).

Det resulterende vannmerke var klart og

distinkt.

Eksempel 26.

Som i eksempel 22 med unntagelse av

at der anvendes tynt-papir (onionskin)

som ble behandlet bare på den ene side under anvendelse av komposisjon C. Det resulterende vannmerke var klart og dis-

tinkt.

Eksempel 27.

Som i eksempel 22 med unntagelse av

at der anvendtes tynt-papir (onionskin)

som ble behandlet bare på den ene side under anvendelse av komposisjon A. Det resulterende vannmerke var klart og dis-

tinkt.

Tilfredsstillende resultater ble også

oppnådd ved den kommersielle type an-

vendelse i de følgende eksempler, i hvilke det ble oppnådd et klart og distinkt vann-

merke:

Eksempel 28.

Eksempel 29.

Eksempel 30.

Eksempel 31.

I alminnelighet ble det funnet unød-

vendig å sette vannmerke på begge sider,

men i noen tilfelle var det fordelaktig å

påføre vannmerket på begge sider i korres-

ponderende stilling, særlig på tykt og tett papir. Fremskyndet tørring, som f. eks. ved hjelp av strålevarme, ble vanligvis funnet å være unødvendig. Når vannmerkets ut-

formning er karakterisert ved store flater,

kan det imidlertid være fordelaktig å frem-

skynde tørringen av arkene for å hindre vandring av de kjemiske stoffer, hvilket ellers kan finne sted hvis tørringen er altfor langsom.

Det er således vist at de vanlige kvali-

teter av skrivepapir kan forsynes med et vannmerke ved kjemisk impregnering iføl-

ge oppfinnelsen ved hjelp av impregnering for hånd eller kommersielt godtagbare på-føringsmetoder. Herav følger at små meng-

der papir kan gjøres tilgjengelig med slike merker til priser som også er tilfredsstil-

lende ved kjøp i små kvanta, og herved har oppfinnelsen gjort tilgjengelig, økono-

misk, et lenge ettertraktet papirprodukt.

Videre er det blitt beskrevet et hensikts-

messig middel til å gjøre gjennomsiktig et gjennomskinnelig papirprodukt, eksempel-

vis produkter som kommersielt betegnes «opake» og «semi-opake», og på økonomisk måte, hvilke papirtyper er egnet til frem-

stilling av tegnepapir og lignende.

Basert på papirvekten kan mengden

av impregneringskomposisjon regnet i vektspr<p>sent variere med papirtypen og tettheten. Derfor må der brukes en til-

strekkelig mengde til effektivt å redusere TAPPI-opasiteten til under 65 pst. for å

gjøre et gjennomskinnelig papir gjennom-

siktig. I tilfelle av det i eksemplene an-

vendte bånd-papir oppnåes tilfredsstillen-

de resultater ved impregnering med en mengde på 15 vektspst. av impregnerings-komposisj onen beregnet på vekten av papiret.

Claims (4)

1. Impregneringskomposisjon til å på-

føre et hovedsakelig permanent vannmerke av valgt geometrisk utformning på papir,karakterisert ved at den består av 30—70 vektspst. av minst én organisk forbindelse valgt fra gruppen bestående av sucroseacetat-butyrater og alkalimetallsalter av dialkylsulfosuccinater, oppløst i et inert organisk oppløsningsmiddel med kokepunkt i området 100—250°C i en mengde av 70—30 vektspst.

2. Komposisjon ifølge påstand 1, karakterisert ved at den består av 0,3—40 vektspst. natriumdioctylsulfosuccinat, 10—69 vektspst. sucroseacetat-isobutyrat og 30—70 vektspst. av det inerte organiske oppløsningsmiddel.

3. Komposisjon ifølge påstand 1, karakterisert ved at den består av 0,3—40 vektspst. natriumdihexylsulfosucci-nat, 10—69 vektspst. sucroseacetat-isobuty rat og 30—70 vektspst. av det inerte organiske oppløsningsmiddel.

4. Komposisjon ifølge påstand 1, karakterisert ved at den består av ca. 12,5 vektspst. natriumdioctylsulfosuccinat, ca. 37,5 vektspst. sucroseacetat-isobutyrat og ca. 50 vektspst. diethylenglycolmono-ethylether.